ヒト疾患糞便移植マウスモデルを用いた炎症性腸疾患ディスバイオーシスの解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02534
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 金井 隆典 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (40245478)
• 研究分担者: 長沼 誠 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (00265810) ; 久松 理一 杏林大学, 医学部, 教授 (60255437)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 下部消化管 / 免疫学

研究実績の概要

ヒト共生生命体である腸内細菌が、健康長寿や慢性免疫疾患の病態にとって極めて重要な「臓器」として注目を集め、健康人の糞便を移植する治療まで行なわれるようになってきた。また、世界一の長寿国家である日本が誇る“日本食”が、日本人独自の腸内細菌叢を構築していることも知られており、申請者のグループは日本人に適合した最初の糞便微生物移植開発の臨床試験を開始している。本研究課題では、我が国で急増する免疫難病•炎症性腸疾患における腸内細菌叢の役割を、ヒト疾患糞便を無菌マウスに移植する“ヒト糞便化マウス”というユニークな手法により解明する。日本人初の糞便微生物移植を実施したグループとして、本“ヒト糞便化マウス”モデルを用いて、腸内細菌叢形成、既存腸内細菌によるcolonization resistanceのメカニズムを明らかにし、より効率の優れたヒト糞便微生物移植法の確立を目指す。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成２７年度は、善玉菌、悪玉菌のライブラリーを作製するにあたり、独創的なモデルを確立した。すなわち、潰瘍性大腸炎(UC)に原発性硬化性胆管炎(PSC)を合併した患者に焦点を当てた。その背景に、腸管での腸内細菌 の悪玉菌／善玉菌バランスの乱れ（dysbiosis）が結果として、腸管外で表現系（肝臓胆管障害）を有するモデルとして最適であることに着目した。まず、無菌マウスの腸管内へUC+PSC合併患者糞便を移植した。コントロールとして健常人糞便を同様に移植した。結果、UC+PSC糞便移植マウスでは肝臓内にIL-17陽性のTh17細胞が著明に増加することを見出した。UCの日常臨床において治療難治の患者に対して、メトロニダゾール（商品名；フラジール）をしばしば用いるが、メトロニダゾール投与後の糞便を移植したマウスでは肝臓内Th17細胞が著明に健常人糞便移植マウスレベルまで減少することを見出した。したがって、メトロニダゾール投与前後の糞便を詳細に検討することで、ヒト疾患に直接関与する悪玉菌の同定に格好のモデルを確立した。現在、メトロニダゾール投与前後の糞便をさまざまな嫌気性培養条件にて培養を試み、さまざまなコロニーをバンキングしている。前後でのサブトラクションにて、肝臓内Th17細胞誘導悪玉菌の同定を行なっている。また、もう一つの仮説として、肝臓内Th17細胞誘導悪玉菌は腸管外の肝臓へ移行するという仮説を立て、UC+PSC糞便移植マウスの肝臓を無菌的に採取し嫌気性培養を試みている。この他、付随する発見として、UC+PSC合併患者糞便細菌にはIL-1bをマクロファージから強く誘導することを見出した。以上、平成２７年度は残り２年のための基盤となる極めてユニークなモデルを確立した。

今後の研究の推進方策

我々が平成２７年度に見出した無菌マウスの腸管内へのUC+PSC合併患者糞便移植の独創的なモデルは肝臓内Th17細胞を誘導する。平成２８〜２９年度は比較的ストレートフォワードな手法を用いて、肝臓内Th17細胞を誘導する悪玉腸内細菌の同定を行なう。すなわち、すでに研究室内に設置、運用を行なっている嫌気性培養法をさまざまな培養条件のもとに実施する。その際、嫌気性培養の専門家とも連携も必要と考えている。一方、肝臓内Th17細胞を誘導する悪玉腸内細菌はメトロニダゾール感受性であることも重要な手がかりで、ヒトUC+PSC合併患者、UC+PSC糞便移植マウスいずれにおいてもメトロニダゾール投与前後でのサブトラクションの手法を取り入れる予定である。すなわち、投与前には存在して、投与後には存在しない細菌に同定の手がかりがあるとみている。さらに、肝臓内Th17細胞を誘導する悪玉腸内細菌は肝臓へ移行するという仮説が正しければ、肝臓組織を直接嫌気性培養を行なうことでショートカットで同定につながるものと考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Endoscopic Severity Predicts Long-Term Prognosis in Crohn's Disease Patients with Clinical Remission (2016)
  • 著者名/発表者名: Naganuma M, Hisamatsu T, Matsuoka K, Kiyohara H, Arai M, Sugimoto S, Mori K, Nanki K, Ohno K, Mutaguchi M, Mizuno S, Bessho R, Nakazato Y, Hosoe N, Inoue N, Iwao Y, Ogata H, Kanai T
  • 雑誌名: Digestion 巻: 93(1) ページ: 66-71.
  • DOI: 10.1007/s00261-016-0878-5.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Up-to-date medical treatment for ulcerative colitis (2016)
  • 著者名/発表者名: 1.Kiyohara H, Mizuno S, Naganuma M, Kanai T1.Kiyohara H, Mizuno S, Naganuma M, Kanai T
  • 雑誌名: Nihon Shokakibyo Gakkai Zasshi 巻: 113(3) ページ: 413-23
  • DOI: 10.11405/nisshoshi.113.413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inflammatory bowel disease and the intestinal microbiota (2015)
  • 著者名/発表者名: 3.Nanki K, Mizuno S, Naganuma M, Kanai T
  • 雑誌名: Nihon Shokakibyo Gakkai Zasshi 巻: 112(11) ページ: 1947-55
  • DOI: 10.11405/nisshoshi.112.1947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inflammatory bowel disease and bone decreased bone mineral density (2015)
  • 著者名/発表者名: Hisamatsu T, Wada Y, Kanai T
  • 雑誌名: Clin Calcium 巻: 25(11) ページ: 1639-44
  • DOI: CliCa151116391644. Japanese
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decreased Plasma Histidine Level Predicts Risk of Relapse in Patients with Ulcerative Colitis in Remission (2015)
  • 著者名/発表者名: 6.Hisamatsu T, Ono N, Imaizumi A, Mori M, Suzuki H, Uo M, Hashimoto M, Naganuma M, Matsuoka K, Mizuno S, Kitazume MT, Yajima T, Ogata H, Iwao Y, Hibi T, Kanai
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10(10) ページ: e0140716
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0140716. eCollection 2015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crohn's Disease in which the Patient Developed Aortitis during Treatment with Adalimumab (2015)
  • 著者名/発表者名: 6.Kiyohara H, Hisamatsu T, Matsuoka K, Naganuma M, Kameda H, Seta N, Takeuchi T, Kanai T
  • 雑誌名: Intern Med 巻: 54(14) ページ: 1725-32
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.54.3853
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer-Aided Prediction of Long-Term Prognosis of Patients with Ulcerative Colitis after Cytoapheresis Therapy (2015)
  • 著者名/発表者名: 7.Takayama T, Okamoto S, Hisamatsu T, Naganuma M, Matsuoka K, Mizuno S, Bessho R, Hibi T, Kanai T
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10(6) ページ: e0131197
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0131197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent trends in diagnostic techniques for inflammatory bowel disease (2015)
  • 著者名/発表者名: Naganuma M, Hosoe N, Kanai T,Ogata H
  • 雑誌名: Korean J Intern Med 巻: 30(3) ページ: 271-8
  • DOI: 10.3904/kjim.2015.30.3.271
  • 査読あり
• [雑誌論文] A breakthrough in probiotics: Clostridium butyricum regulates gut homeostasis and anti-inflammatory response in inflammatory bowel disease (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanai T, Mikami Y, Hayashi A
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology 巻: 50(9) ページ: 928-39
  • DOI: 10.1007/s00535-015-1084-x
  • 査読あり
• [学会発表] 炎症性腸疾患における腸内細菌の関与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 水野慎大、南木康作、長沼誠、金井隆典
  • 学会等名: 第43回日本臨床免疫学会総会
  • 発表場所: 神戸国際会議場 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-10-23 – 2015-10-23
• [学会発表] 非特異性多発性小腸潰瘍症の診断における内視鏡下生検の意味 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久松理一、細江直樹、金井隆典
  • 学会等名: 第89回日本消化器内視鏡学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-05-31 – 2015-05-31
• [学会発表] New drug development for inflammatory bowel disease in Japan: an example of collaboration among academia, industry, and government. (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsuyoshi Matsuoka, Makoto Naganuma, Takanori Kanai
  • 学会等名: 第101回日本消化器病学会
  • 発表場所: 仙台 国際センター 宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-04-25 – 2015-04-25
• [学会発表] 潰瘍性大腸炎患者におけるサイトメガロウイルス活性化に対しての抗ウイルス療法の必要性の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 南木康作、武内悠里子、金井隆典
  • 学会等名: 第101回日本消化器病学会
  • 発表場所: 仙台 国際センター 宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-04-25 – 2015-04-25
• [学会発表] 潰瘍性大腸炎合併大腸癌・dysplasiaの内視鏡的危険因子の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金井隆典、長沼誠、岩男泰
  • 学会等名: 第101回日本消化器病学会
  • 発表場所: 仙台 国際センター 宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-04-25 – 2015-04-25
• [学会発表] ワークショップ4「小腸疾患：病態解明への新たな知見」 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久松理一、細江直樹、金井隆典
  • 学会等名: 第101回日本消化器病学会
  • 発表場所: 仙台 国際センター 宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-04-23 – 2015-04-23
• [学会発表] クローン病生物学的製剤2次無効例に対する画像評価の有用性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中里圭宏、長沼誠、金井隆典
  • 学会等名: 第101回日本消化器病学会
  • 発表場所: 仙台 国際センター 宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-04-23 – 2015-04-23